水工隧洞的预应力衬砌结构的优化设计

本文以某无粘结环锚预应力衬砌结构的排沙洞为例,论述了其存在的问题和原因,最后利用三维有限元分析的方法,在ANSYS软件环境下,介绍了其优化的方法,为同类型的水工隧洞的预应力衬砌结构的优化设计提供了有效参考。     

某水工隧洞衬砌裂缝开度计算及裂缝机理分析

结合某水工隧洞衬砌所发生的裂缝情况，通过现场调查获取了第一手资料，并经过分析和计算，取得了水工隧洞衬砌裂缝开度计算及裂机理分析成果。计算结果与原型观测资料相比吻合良好。该研究对水工隧洞衬砌裂缝开度计算及裂缝机理分析具有参考价值。     

清凉山水利枢纽工程水工隧洞衬砌混凝土防渗漏措施

清凉山水利枢纽工程水工隧洞为无压输水全断面砼衬砌埋藏式水工隧洞,采用城门洞形砼衬砌。清凉山水工隧洞在实际施工中,采用"先引导"、"后排水"的方法对衬砌混凝土采取相应防渗漏措施。     

具有衬砌的圆形水工隧洞弹塑性应力统一解

针对具有衬砌的圆形水工隧洞,假定衬砌与围岩位移连续,考虑不同工况下主应力顺序、岩石应变软化和中间主应力等综合影响,采用统一强度理论和弹脆塑性软化模型,推导衬砌和围岩弹塑性应力统一解.选取不同的统一强度理论参数,可得到一系列应力场公式及塑性区半径与内压力的关系.通过工程算例分析知,考虑第一主应力的变化是正确的,更符合工程实际,并得出统一强度理论参数、软化特性参数对衬砌和围岩切向应力的影响规律.研究结果表明,统一强度理论参数和软化特性参数对衬砌与围岩塑性区切向应力的影响显著.     

水工隧洞衬砌混凝土裂缝的成因及预防

混凝土裂缝的产生在隧洞混凝土衬砌施工中是常见现象,引起裂缝的因素很多,也极其错综复杂,通过分析隧洞混凝土裂缝产生的原因,并针对各种成因提出预防的措施。     

水工地下隧洞衬砌混凝土渗水裂缝的两种处理方法

在隧洞衬砌混凝土浇筑形成后,结构混凝土由于受到内外温差所引起的温度应力影响,产生不均匀收缩而出现裂缝,灌浆施工工艺采用打斜孔埋管和无损贴嘴灌浆的方法,裂缝处理的效果满足设计的质量要求。     

预应力装配式混凝土衬砌的技术原理及其在水工隧洞工程中的应用

分别论述了装配式混凝土衬砌及预应力混凝土的技术特点，介绍了预应力装配式混凝土衬砌技术特点及其在水工隧洞工程中的应用。     

衬砌冷缝对隧洞结构稳定性的影响研究

应用大型有限元分析软件ANSYS,对某导流洞工程中存在施工冷缝的典型洞段采用面-面接触单元模拟冷缝受力特性,研究了冷缝不同初始缝隙值对隧洞结构稳定的影响.研究结果表明:衬砌冷缝初始缝隙值的大小对隧洞围岩塑性区深度和锚杆应力的影响甚小;在运行期内水压力作用下,冷缝呈张开趋势,冷缝初始缝隙值大小对衬砌钢筋应力影响较小;在封堵期外水压力作用下,冷缝呈闭合趋势,且过缝处钢筋应力随冷缝初始缝隙值的增加而增大,并有可能造成钢筋局部受压屈服破坏.由此可见,冷缝存在对隧洞衬砌结构的外压稳定更为不利.     

山岭隧道洞口段衬砌结构地震响应数值分析

隧道洞口段由于所处地质环境较差,是山岭隧道最容易失稳的部位之一。特别地,地质条件对隧道稳定性的不利影响会在地震过程被进一步放大。基于混凝土塑性损伤模型,建立隧道-围岩系统三维非线性有限元模型,采用该模型对横琴长湾隧道洞口段结构进行地震响应过程分析。结果显示:距离洞口越近,衬砌结构的位移响应越大;衬砌拱肩和拱腰的最大主应力峰值明显大于其他部位,并且拉裂破坏是衬砌结构主要破坏模式;损伤区主要分布在距离洞口70 m范围内,并且距离洞口越近,衬砌结构的损伤系数越大;衬砌结构的拱肩和拱腰是其抗震的薄弱部位。     

基于机器人检测的引水隧洞结构缺陷特征分析

利用机器人对水工隧洞进行检测是解决引水隧洞斜井段安全巡检的有效手段。采用爬行机器人搭载三维激光扫描仪及高清摄像装备对引水隧洞进行结构巡检,通过三维点云处理与缺陷数据拼接获取引水隧洞断面的缺陷信息,并结合缺陷数据处理成果分析引水隧洞结构缺陷特征及分布规律,实现了引水隧洞表观缺陷形态不规则、分布不均、多种缺陷共存的巡检与分析。结果表明：引水隧洞内存在的缺陷包括裂缝、渗漏、漏筋等,上平段缺陷数量明显多于斜井段,其中裂缝是最主要的缺陷类型。上平段裂缝主要分布在洞顶位置,多以垂直洞轴线的横线裂缝存在;斜井段裂缝均匀分布在洞周各个位置,走向以斜向裂缝居多。可见,上平段和斜井段缺陷数量和裂缝特征均存在较大差异,在后期的安全巡检过程中更应该主要关注裂缝的扩展情况。     

衬砌背后矩形空洞对隧道初支应力分析

在新奥法隧道施工过程中,岩石隧道光面爆破效果不够理想,衬砌背后存在空洞的现象愈加普遍。结合工程实例,采用数值模拟手段进行三维弹塑性分析,探讨在隧道衬砌背后存在矩形空洞时,不同尺寸条件下初支的应力分布变化情况。通过引入有限元强度折减法计算存在空洞时隧道结构的整体安全系数并与健康隧道的安全系数进行对比,对初期支护的拉应力、压应力与相应的安全系数进行线性回归,综合评价隧道结构的稳定性。     

黄土公路隧道衬砌开裂分析

衬砌开裂是黄土公路隧道普遍存在的病害。为了预防和处治衬砌开裂,保证黄土隧道结构的长期稳定性,针对甘肃省榆中县新庄岭黄土公路隧道衬砌开裂的病害特征,运用数值仿真、实测等手段分析了病害产生的机理和原因。结果表明,黄土浸水导致土体强度降低、变形增大,从而增大了围岩塑性区范围和变形压力,恶化了衬砌结构受力状况,使衬砌结构拱顶内侧及拱脚外侧被拉裂,进而使拱脚内侧被压裂。根据隧道病害状况,提出了采用环氧树脂嵌补及凿槽嵌入钢拱架法处治衬砌开裂的建议,为分析和处治黄土公路隧道衬砌开裂提供了依据。     

矿山法地铁隧道二衬结构安全系数及可靠度计算方法研究

以北京地铁四号线某大断面矿山法隧道为背景,分别应用初期支护与二次衬砌共同承受全部荷载的计算模式与不考虑初期支护承载而由二次衬砌单独承受全部荷载的计算模式进行隧道截面安全系数和可靠度指标的计算,结果表明:两种承载模式得到的结构最不利截面安全系数均能满足要求,但二衬结构单独承载模式得到的最不利截面结构可靠度指标偏低.为确保根据不同承载模式得到的计算结果基本相同,在应用响应面法分析隧道衬砌结构荷载效应的基础上,采用了等效地层弹性抗力系数来表征初期支护对结构承载的贡献,为解决地铁隧道结构设计中由于结构承载模式不同而造成的计算结果差异提供了一个途径.     

隧洞结构受力及变形特征的离心模型试验研究

随着地下工程建筑的不断发展 ,对地下结构受力和变形估计的要求由定性走向定量 ,为此 ,结合一拟建大型地下隧洞工程 ,通过离心模型试验 ,研究了砂土中隧洞衬砌的土压力和变形特征以及施工间隙的影响。试验共做了 3个模型 ,分别模拟无间隙以及间隙高度为 10 cm和 2 0 cm的情况。试验结果表明 ,隧洞周围砂土通过发挥拱效应 ,在很小的支护压力下能够保持稳定 ,临界支护压力不仅远小于原位土压力 ,也远小于 Terzaghi松动土压力     

盾构隧道围岩与衬砌协同作用纵向位移计算法

盾构机掘进过程中,千斤顶顶进力的不均匀引起的纵向位移是管片间初始错台的主要原因之一;基于Timoshenko梁理论的隧道纵向位移计算方法,未能考虑隧道开挖后围岩卸载破坏的变形特征及围岩与衬砌结构的协同作用效应,预测误差较大。建立了考虑围岩卸载扩容效应的等效地基抗力系数计算方法,提出了能考虑螺栓个数的等效抗剪刚度计算公式,建立一种基于Timoshenko梁理论的改进管片拼装式隧道纵向位移理论计算方法。实际工程案例分析表明：考虑围岩开挖卸载过程中围岩的非线性体积相关塑性变形（即扩容效应）更合理;考虑壁后注浆液固化过程的时效性,采用改进的滑移边界条件计算的纵向位移最大值是传统的固定端边界的计算值的2.3倍,边界条件对计算结果影响较大,本文计算方法更符合实际情况,也更安全。     

穿越走滑断层隧道错动影响分区及隧道节段式衬砌抗错断性能控制

为了揭示我国西部地区穿越活动断裂公路隧道工程的变形及力学特性,通过数值模拟分析了断层左旋走滑运动对隧道结构产生的错动响应,建立隧道受断层错动影响分区,并提出隧道节段衬砌铰接设计这一抗错断措施。通过对比在影响区内设置不同长度节段衬砌时隧道结构的应力、位移响应规律,得出最优衬砌节段布置形式。研究结果表明：断层走滑错动2.5m时,隧道结构受错影响范围为断层与活动盘交界面附近2.7d(d为隧道跨径)内,定义1d~2.7d范围内为次要影响区,1d范围内为主要影响区;通过对比分析发现3 m节段对衬砌结构水平位移和最大剪应力的控制效果最好,峰值最大降低率分别达到了3.38%和43.34%;隧道结构在断层交界面附近水平位移达到最大,随后向两侧较远位置变形不断减小至平稳;可见隧道结构沿纵向所受的最大剪应力值集中在错动影响区内,且在此范围内变化相较此范围外更加剧烈,错动影响区是抗断层错动设防重点关注对象。研究结果可为隧道抗错断设计提供参考。     

浅层有害气体成藏特征对隧道施工的影响

地下浅层有害气体是影响地下交通工程施工与后期运营的重要危险因素,对其地质成藏特征的研究可有效指导治理措施的设计部署。以昆明地铁2号线工程为例,通过对工程中有害气体喷发重点区段现场勘察与实验分析,研究分析了浅层有害气体成藏特征。该工程区段地下浅层有害气体是赋存于第四系泥炭质土层中以甲烷组分为主的小型、低压生物气。含气层空间分布特征显示,福保路段揭露两层含气层中的下部含气层与地铁结构线为纵贯关系,施工危险性较大;而该段上部含气层以及官南路段含气层均不与地铁结构线交叉,危险性较小。尽管由于前期工程施工导致勘察区段地下有害气体压力与流量降低,但不排除勘察区间或周边存在小型高压气体聚集区的可能性,故建议在施工过程中要对地下有害气体进行同步探测,对于高压气层采取提前排气与压入式机械通风处理措施,同时加强现场有害气体监测。     

Analysis of rockfall and its impact on the cut-and-cover tunnel in dynamics

0IntroductionRockfall happens more often thanlandslide whichis big-ger in magnitude.It happens so frequently that peoplecan not avoid it and structures below are constantly undertheir threat.In1960s and1970s,rockfall causes enormousdeaths,economic losses.Therefore,as one of effective fencerules,cut-and-cover tunnel(CCT)is urgently needed.As constructions develop so fast and widely in mountainareas,disasters resulted fromrockfall become a crucial prob-lemandarouse more and more attentionineng…